[发明专利]多层异构仿生关节软骨材料的制备工艺

摘要

本发明公开了一种多层异构仿生关节软骨材料制备工艺，制备工艺：以表面活化处理的聚乙烯为基体，采用原位化学接枝及定向凝固技术在其表面交联内部孔隙垂直于基体的聚乙烯醇/羟基磷灰石(PVA/HA)复合水凝胶层；然后利用非定向凝固法锚接内部孔隙互嵌的聚乙烯醇/羟基磷灰石/蚕丝(PVA/HA/Silk)复合水凝胶层；最后利用定向凝固技术及退火技术，在表面构筑内部孔隙平行于基体的聚乙烯醇/羟基磷灰石/聚丙烯酸(PVA/HA/PAA)复合水凝胶致密膜，从而构建高强度、低渗透及耐磨损的多层异构仿生关节软骨材料。制备出的仿生软骨材料与天然软骨结构、功能相类似，不易磨损松动、界面润滑性好、生物活性充足，一定程度上替代了软骨作用。

主权项

1.一种多层异构仿生关节软骨材料制备工艺，其特征在于：包括如下步骤：1）以表面活化处理的聚乙烯为基体，采用原位化学接枝及定向凝固技术在其表面交联内部孔隙垂直于基体的PVA/HA复合水凝胶层；聚乙烯表面活化处理的方法为：将分子量为300万的聚乙烯块浸泡在重铬酸氧化溶液中，置于75℃水浴锅中10min，然后将其置于50℃硝酸溶液中10min，除去氧化后表面形成的小分子物质，取出用去离子水清洗；所述的重铬酸氧化溶液是由重铬酸钾与浓硫酸按质量比1:4配置而成；所述PVA/HA复合水凝胶层的制备方法为：1‑1）按质量百分比称取聚乙烯醇25%、纳米羟基磷灰石3%和去离子水72%，在室温下溶胀24h，接着将容器置于95℃的恒温水浴锅中，制备出PVA/HA混合溶液；按质量百分比称取聚乙烯醇7%、浓硫酸1.5%和去离子水91.5%，按上述步骤制备出接枝溶液；1‑2）将氧化与清洗后的聚乙烯试样浸入装有接枝溶液的容器中，置于90℃的恒温水浴锅中，搅拌，反应2h；1‑3）将PVA/HA混合溶液加入到聚乙烯试样表面，使得PVA/HA混合溶液的厚度为0.6mm，将按上述方法处理后的聚乙烯试样平行置于液氮表面，溶液完全结晶后置于温度为‑20℃的低温存储箱中冷冻10‑12h，然后在室温下解冻2‑3h，之后再放入低温存储箱中进行冷冻，如此冷冻、解冻9次后，聚乙烯试样的表面形成第一层具有垂直孔隙结构的PVA/HA复合水凝胶仿生关节软骨；2）利用非定向凝固法锚接内部孔隙互嵌的PVA/HA/Silk复合水凝胶层；3）利用定向凝固技术及退火技术，在表面构筑内部孔隙平行于基体的PVA/HA/PAA复合水凝胶致密膜；4）构建多层异构仿生关节软骨材料；多层异构仿生关节软骨材料的拉伸强度达39MPa，摩擦系数不超过0.1，各层之间的结合强度大于3MPa。